Thí nghiệm phương trình trạng thái khí lý tưởng kiểu sưởi điện

Tổng quan về thí nghiệm

Phương trình trạng thái khí lý tưởng, còn được gọi là định luật khí lý tưởng, định luật khí phổ quát, là phương trình trạng thái mô tả áp suất, thể tích, lượng vật chất và mối quan hệ giữa nhiệt độ của khí lý tưởng khi ở trạng thái cân bằng. Nó được xây dựng dựa trên các định luật thực nghiệm như định luật Boyle-Mallory, định luật Charlie, định luật Gay-Lussac. Thí nghiệm này xác minh định luật khí lý tưởng bằng cách đo áp suất p, thể tích V và nhiệt độ T của một khối khí nhất định được niêm phong bên trong một ống nhiệt điện trong suốt. Thiết bị thí nghiệm này thay đổi thể tích của khí bằng cách xoay đai ốc lớn để đẩy chuyển động của piston, sử dụng phương pháp làm nóng đồng đều ống nhiệt điện trong suốt để thay đổi nhiệt độ của khí, khí trong ống có thể được kết nối với không khí bên ngoài hoặc cảm biến áp suất bằng khí quản, nhiệt độ khí trong ống được đo bằng cảm biến nhiệt độ tích hợp.

Các điểm kiến thức liên quan đến thí nghiệm này có định nghĩa về khí lý tưởng, ba định luật cơ bản, điều khiển nhiệt độ PID, đo nhiệt độ, đo áp suất không khí, đo thể tích, v.v., thông qua thí nghiệm có thể phát triển sự hiểu biết sâu sắc của học sinh về nhiệt độ, áp suất, thể tích ba mối quan hệ, khả năng ước tính sai số đo nhiệt động lực học và phân tích nguyên nhân.

Nội dung thử nghiệm

• Nghiên cứu mối quan hệ giữa áp suất và thể tích của một khối lượng khí nhất định trong điều kiện đẳng nhiệt, xác minh luật Boyle-Mallory cụ thể.
  

• Nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất của một khối khí nhất định trong các điều kiện đẳng dung và kiểm tra định luật Charlie.

• Nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ và thể tích của một khối khí nhất định trong điều kiện đẳng áp và xác minh định luật Cap-Lussac.

• Đo lượng chất khí kín và tính toán hằng số khí phổ biến.

Tính năng sản phẩm

• Sử dụng ống nhiệt điện trong suốt để làm nóng khí, trực quan và ổn định.
  

• Áp suất của khí kín được đo bằng cảm biến áp suất không khí, đọc chính xác và thuận tiện.

• Nhiệt độ của khí kín được đo bằng cảm biến nhiệt độ chính xác cao và phản ứng nhiệt độ nhanh.

• Đồng thời sử dụng bảng kỹ thuật số và thước đo trong suốt để hiển thị thể tích, giảm lỗi trực quan.

• Hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng mô-đun điều khiển nhiệt độ PID, nhiệt độ được kiểm soát chính xác hơn.

• Thiết kế mở, tất cả các phần đều có thể nhìn thấy trực quan và người dùng có thể quan sát trạng thái hoạt động của từng cảm biến.

• Khả năng mở rộng mạnh mẽ, mỗi cảm biến đều có giao diện truyền thông dữ liệu, có thể nâng cấp thí nghiệm số hóa.

Dữ liệu thử nghiệm

Trong điều kiện đẳng nhiệt, mối quan hệ giữa áp suất và thể tích của một khối lượng khí nhất định, xác minh luật Boyle-Mallory cụ thể.

Trong điều kiện đẳng dung, mối quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất của một khối khí nhất định, xác minh định luật Charlie.

Trong điều kiện đẳng áp, mối quan hệ giữa nhiệt độ và thể tích của một khối khí nhất định, xác minh định luật Cap-Lussac.